(57)【要約】  【課題】  固体撮像素子の受光面とカバーガラス及び対物レンズとの芯出し取付調整が容易で光学的な偏角や片ボケが生じない電子内視鏡の撮像装置が求められている。  【解決手段】  レンズ枠内に複数のレンズ２０を配置した対物レンズユニット１６と、この対物レンズユニット１６が嵌合されると共に、対物レンズユニット１６からの被写体光を光電変換する固体撮像素子２９、この固体撮像素子２９の駆動制御と撮像信号処理を行う回路基板３４、及び信号ケーブル１８をホルダ４４内に配置した固体撮像素子ユニット１７と、ホルダ４４内の固体撮像素子２９の配置位置に対物レンズユニット１６の光軸に対して固体撮像素子２９を垂直に当接配置させる当接部４６を備えた撮像装置。  【選択図】  図１
2005095432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子に被写体像を結像させるための対物レンズユニットと、前記固体撮像素子及び前記対物レンズユニットを保持するホルダとを備え、
前記固体撮像素子の受光部領域と略平行の関係にある受光部領域以外の領域を前記ホルダに当接させ、前記受光部領域と前記対物レンズユニットの光軸中心とを略垂直に配置させたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光領域の外周に設けられる非受光部領域であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光部領域の外周に設けられる非受光部領域を、前記受光部領域と非受光部領域の前面に配置させたガラスリッドであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズユニットと固体撮像素子との光軸調整が容易な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から体腔内部位を観察し、各種治療処置を行ったり、或いはパイプ等の内部観察を行う内視鏡が用いられている。この内視鏡において、近年は、対物レンズと、その対物レンズの結像位置に電荷結合素子等の固体撮像素子と、この固体撮像素子を駆動制御したり、光電変換生成された撮像信号処理を行う回路機能を搭載した印刷基板などを備えた内視鏡装置が用いられている。
【０００３】
一般に、この内視鏡装置には、レンズ枠に複数の対物レンズを内蔵した対物レンズユニットと、前記固体撮像素子、この固体撮像素子の前面に透明接着剤で接合配置されたカラーフィルタ及びカバーガラス、並びにこのカバーガラスの被写体光の入射側に設けられた視野外光を遮光するための遮光マスクを内蔵した固体撮像素子ユニットとからなる撮像装置が配置されている。前記対物レンズユニットの対物レンズの光軸と前記固体撮像素子ユニットの固体撮像素子の被写体光の受光面の中心とが一致するように配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２８５０１８号公報  （第３頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像装置には、複数の対物レンズを内蔵させた対物レンズユニットと、固体撮像素子とその固体撮像素子の受光面のカバーガラス及びカラーフィルタを内蔵させた固体撮像素子ユニットとを配置させる際に、前記対物レンズユニットと固体撮像素子ユニットとの間に視野外光を遮光する遮光マスクを備えている。
【０００５】
前記対物レンズユニットと固体撮像素子ユニットとは、対物レンズの光軸と、固体撮像素子の受光面の中心とを一致させて嵌合配置させる際に、前記固体撮像素子ユニットの撮像素子の受光面に設けられたカバーガラスとカラーフィルタとの接着接合の浮きと、遮光マスクの厚さのバラツキと、カバーガラスとレンズ枠との嵌合ガタとにより、固体撮像素子の受光面が対物レンズユニットの光軸に対してが傾き易く、光学的な偏角や片ボケが生じる課題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子の受光面とカバーガラス及び対物レンズとの芯出し取付調整が容易で光学的な偏角や片ボケが生じない撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子に被写体像を結像させるための対物レンズユニットと、前記固体撮像素子及び前記対物レンズユニットを保持するホルダとを備え、
前記固体撮像素子の受光部領域と略平行の関係にある受光部領域以外の領域を前記ホルダに当接させ、前記受光部領域と前記対物レンズユニットの光軸中心とを略垂直に配置させたことを特徴としている。
【０００８】
本発明の撮像装置の前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光領域の外周に設けられる非受光部領域であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の撮像装置の前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光部領域の外周に設けられる非受光部領域を、前記受光部領域と非受光部領域の前面に配置させたガラスリッドであることを特徴としている。
【００１０】
本発明の撮像装置により、固体撮像素子の受光部を対物レンズの中心軸と略垂直に容易に設置することができ、光学的な偏角と片ボケとが少ない撮像画像が生成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像装置は、固体撮像素子と、この固体撮像素子に被写体像を結像させる対物レンズユニットを保持するホルダに、前記固体撮像素子の受光部を対物レンズの光軸に対して、略垂直に収納配置でき、固体撮像素子に結像する被写体光の光学的偏芯と片ボケとが解消でき、精細な内視鏡画像を得ることができる効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。本発明に係る撮像装置の一実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る撮像装置の一実施形態の構成を示す断面図、図２は本発明に係る撮像装置を用いた電子内視鏡システムの全体構成を説明する説明図、図３は図１に示された撮像装置のＡ−Ａ断面から見た断面図である。
【００１４】
最初に図２を用いて本発明に係る撮像装置を用いた電子内視鏡システムについて説明する。電子内視鏡システムは、電子内視鏡１と、この電子内視鏡１に照明光を供給する光源装置２と、前記電子内視鏡１の先端構成部３に設けられた撮像装置４を駆動制御させると共に、撮像生成された撮像信号に所定の信号処理を行い標準的映像信号を生成するビデオプロセッサ５と、このビデオプロセッサ５で生成された標準的映像信号に基づいて、電子内視鏡画像を表示するモニター６から構成されている。
【００１５】
前記電子内視鏡１は、細径で長尺な体腔内に挿入される可撓性を有する挿入部７と、この挿入部７の基端に設けられた操作部８と、この操作部８から延出されたユニバーサルコード９からなっている。
【００１６】
前記電子内視鏡１の挿入部７の先端には、撮像装置４を内蔵した先端構成部３と、この先端構成部３の基端に連設され、複数の湾曲駒から形成された湾曲ユニット１３が設けられている。この湾曲ユニット１３は、前記操作部８に設けられている図示していない湾曲操作ノブにより上下左右方向に湾曲操作されるようになっている。
【００１７】
前記電子内視鏡１の操作部８から延出しているユニバーサルコード９の先端には、光源装置２に接続するためのコネクタ１０が設けられている。このコネクタ１０が光源装置２に接続されると、照明ランプから放射された照明光が、ユニバーサルコード９から電子内視鏡１の挿入部７の先端構成部３までに内装されているライトガイドを介して、観察部位である被写体に投射されるようになっている。
【００１８】
前記ユニバーサルコード９には、前記撮像装置４の駆動制御信号と撮像信号とを送受信する信号ケーブルも内装されており、その信号ケーブルは、前記ユニバーサルコード９のコネクタ１０から前記ビデオプロセッサ５に接続されている。
【００１９】
また、前記ビデオプロセッサ５には、前記モニター６以外にビデオカセットレコーダ、ビデオディスクレコーダ、或いは、ビデオプリンタ等が接続可能で、生成された標準的映像信号の録画記録、或いは静止画像印刷が可能となっている。
【００２０】
このような電子内視鏡システムにおいて、前記電子内視鏡１の挿入部７の先端構成部３に内蔵されている撮像装置４について、図１を用いて説明する。
【００２１】
この撮像装置４は、レンズ枠１９に観察部位からの反射光である被写体光（以下、単に被写体光と称する）を取り込む複数のレンズ２０ａ〜２０ｃを内蔵した対物レンズユニット１６と、この対物レンズユニット１６の結像位置に設けられた固体撮像素子（以下、単にＣＣＤと称する）２９、及びこのＣＣＤ２９の駆動制御と光電変換された撮像信号との処理回路機能を有する回路基板３７を有する固体撮像素子ユニット１７と、及び前記固体撮像素子ユニット１７のＣＣＤ２９の駆動信号と撮像信号を前記ビデオプロセッサ５と送受信する信号ケーブル１８とから構成されている。
【００２２】
前記対物レンズユニット１６は、レンズ枠１９内に収納配置された第１のレンズ２０ａ、赤外線を吸収するフィルター２１、第２のレンズ２０ｂ、遮光マスク２２ａ、及び第３のレンズ２０ｃから構成されている。第１〜３のレンズ２０ａ〜２０ｃ、フィルタ２１、及び遮光マスク２２ａは、位置決め部材２３ａ，２３ｂによってレンズ枠１９内の所定の位置に光軸を一致させて配置されている。
【００２３】
前記固体撮像素子ユニット１７は、ホルダ４４内に収納配置された遮光マスク２２ｂ、ＣＣＤ２９、このＣＣＤ２９の被写体光が結像され、その被写体光を光電変換する受光部３０ａをキズやゴミから保護するためのガラスリッド４３、及び前記ＣＣＤ２９の駆動制御と光電変換生成された撮像信号との処理回路機能を搭載した回路基板３７から構成されている。
【００２４】
前記回路基板３７は、略Ｔ字状に形成され、前記信号ケーブル１８に内蔵されている複数の信号線が接続される複数のケーブルランド３６と、前記ＣＣＤ２９と接続する信号線用の信号ランド４１−２とが設けられている。
【００２５】
さらに、この回路基板３７には、前記ＣＣＤ２９を駆動制御させる回路（図示せず）、駆動電源の安定化用のコンデンサ４０、ＣＣＤ２９において光電変換生成された撮像信号を増幅すると共に、所定の信号処理を行いビデオプロセッサ５へ出力するための集積回路素子（以下、単にＩＣと称する）３９等が実装されている。このＩＣ３９、コンデンサ４０、ケーブルランド３６、及び信号ランド４１−２の間は、回路基板３７の内部に設けられた内部配線３８にて相互に接続されている。
【００２６】
また、前記ＣＣＤ２９の受光部３０ａ側の端面に設けられたＣＣＤランド４１−１と、前記回路基板３７の信号ランド４１−２との間は、ＴＡＢテープ５６の両端から延出した導体４２がそれぞれ接続されている。つまり、ＣＣＤ２９のＣＣＤランド４１−１にＴＡＢテープ５６の一端の延出導体４２−１が接続され、回路基板３７の信号ランド４１−２にＴＡＢテープ５６の他端の延出導体４２−２が接続されている。
【００２７】
なお、前記ガラスリッド４３とＣＣＤ２９の受光部３０ａ側とは、透明なＵＶ硬化型接着剤で接合されている。この透明ＵＶ硬化型接着剤は、粘性が低い２００ｃｐｓ以下のものを使用することにより、接着剤硬化用のＵＶ照射前の仮固定時に、ガラスリッド４３とＣＣＤ２９との相対位置を調整することができズレのない状態で接合できる。このガラスリッド４３が接合されたＣＣＤ２９は、ホルダ４４の内周の所定の位置に嵌合装着される。
【００２８】
一方、ＣＣＤ２９は、受光部３０ａと非受光部３０ｂとから構成されている。受光部３０ａは、結像された被写体光を光電変換する複数の素子がマトリックス状に配置されている。非受光部３０ｂは、前記受光部３０ａの周辺に設けられ、前記受光部３０ａで光電変換された電荷を撮像信号として転送取り出しする水平走査シフトレジスタと垂直操作シフトレジスタと、そのシフトレジスタの駆動信号と撮像信号との入出力用の複数のＣＣＤランド４１−１とからなっている。前記受光部３０ａと非受光部３０ｂとは一体的に形成され、前記受光部３０ａの被写体光が結像される受光面と、非受光部３０ｂの表面（前記受光部３０ａの受光面と同じ側の面）とは、略平行に形成されている。
【００２９】
前記固体撮像素子ユニット１７のホルダ４４には、前記ガラスリッド４３が接合されたＣＣＤ２９をホルダ４４の中心軸に対して、垂直に当接させる垂直面を有する当接部４６と、前記対物レンズユニット１６のレンズ枠１９が嵌合装着される嵌合穴４５を有している。
【００３０】
前記当接部４６の内周面には、前記ガラスリッド４３の外周面が嵌合装着される。また、前記ＣＣＤ２９の非受光部３０ｂの表面は、前記当接部４６の垂直面に当接させるようになっている。
【００３１】
この当接部４６の垂直面に前記ＣＣＤ２９の非受光部３０ｂを当接させることで、前記ホルダ４４の中心軸に対して、前記ＣＣＤ２９の受光部３０ａの受光面を垂直に配置させることができる。
【００３２】
即ち、ＣＣＤ２９の受光部３０ａの前面には、受光部３０ａを保護するガラスリッド４３の接合浮きがなく、かつ、受光部３０ａとガラスリッド４３とが中心合わせされた状態で予め接合される。このＣＣＤ２９とガラスリッド４３が事前に接合された状態で、ホルダ４４の当接部４６の内周面にガラスリッド４３の外周を嵌合装着させながら、ＣＣＤ２９の非受光部３０ｂを当接部４６の垂直面に当接して配置させることによって、前記対物レンズユニット１６の光軸に対して垂直方向におけるＣＣＤ２９の受光部３０ａの位置出し及び配置（以下、垂直位置出し配置と称する）が可能となる。
【００３３】
このＣＣＤ２９のホルダ４４への垂直位置出し配置について、図１のＡ−Ａ切断線からの図３の断面図を併用して詳述する。
【００３４】
前記当接部４６の内周面には、前記ガラスリッド４３の外周が嵌合装着されると共に、前記ＣＣＤ２９の受光部３０ａ側の周辺に設けられた非受光部３０ｂの表面四隅を当接させる当接部４６が設けられている（図３において、編み目表示部分）。この当接部４６にＣＣＤ２９の非受光部３０ｂの表面四隅を面接触させることで、前記対物レンズユニット１６が嵌合装着される嵌合穴４５の中心軸に対して、垂直位置出しが可能となる。
【００３５】
なお、前記ホルダ４４の当接部４６には、前記ＣＣＤ２９のＣＣＤランド４１−１に接続されるＴＡＢテープ５６の導体４２−１との干渉を防ぐために、切り欠き溝４７を２箇所に設けている。
【００３６】
これにより、前記固体撮像素子ユニット１７の組立時に、前記ＣＣＤ２９をホルダ４４の中心軸に対して、垂直位置出し配置ができるために、偏角及び片ボケを低減可能となる。
【００３７】
次に、前記固体撮像素子ユニット１７のＣＣＤ２９の垂直位置出し取付の変形例について、図４乃至図６を用いて説明する。
【００３８】
このＣＣＤ２９の垂直位置出し取付の第１の変形例は、図４に示すように、ＣＣＤ２９−１を収納配置するホルダ４４−１は、前記対物レンズユニット１６が嵌合装着される嵌合穴４５と、この嵌合穴４５の後端に設けられた前記ＣＣＤ２９の非受光部３０ｂ−１が当接される当接部４６−１とが設けられている。この当接部４６−１は、前記当接部４６のＣＣＤ２９の非受光部３０ｂが当接される垂直面を有している。つまり、このホルダ４４−１の嵌合穴４５に、ＣＣＤ２９−１の受光部３０ａ−１の前面側に接着接合されたガラスリッド４３−１の外周を嵌合装着させ、前記当接部４６−１の垂直面にＣＣＤ２９−１の非受光部３０ｂ−１の表面外周を当接して配置させる。
【００３９】
このＣＣＤ２９−１の背面（受光部３０ａ−１の反対側）には、セラミック部材で形成されたベース基板５４が接合されている。このベース基板５４は、図示していないが、ＣＣＤ２９−１の非受光部３０ｂ−１に設けられているＣＣＤランドにＴＡＢテープを用いて接続されている。このベース基板５４からは図示していない前記回路基板３７に接続するためのリード５５が延出している。また、このベース基板５４に前記回路基板３７に搭載している電源安定用コンデンサ４０と、信号の増幅と処理用のＩＣ３９を搭載配置し、リード５５は、前記信号ケーブル１８の信号線接続用とすることもできる。
【００４０】
つまり、前記ガラスリッド４３−１が受光部３０ａ−１の前面に事前接着接合されたＣＣＤ２９−１は、前記ホルダ４４−１の嵌合穴４５にガラスリッド４３−１の外周を嵌合装着させながら、ＣＣＤ２９−１の非受光部３０ｂ−１の表面外周を当接部４６−１に当接させる。これにより、ＣＣＤ２９−１の受光部３０ａ−１は、嵌合穴４５の中心軸に対して垂直位置出しが確実に行える。しかも、ＣＣＤ２９−１の背面にベース基板５４を配置したことにより、前記当接部４６−１にＴＡＢテープの干渉回避のための切り欠き溝を設ける必要がなく、非受光部３０ｂ−１の表面の全外周に当接部４６−１を面当接させることができるために、ＣＣＤ２９−１の装着配置と垂直位置出しが容易となる。
【００４１】
次に、ＣＣＤ２９の垂直位置出し取付の第２の変形例について、図５を用いて説明する。なお、図４と同じ部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００４２】
この第２の変形例は、前記第１の変形例と同様にホルダ４４−１にガラスリッド４３−１が事前に接着接合されたＣＣＤ２９−１が装着配置されている。このＣＣＤ２９−１の背面から、図示していないＣＣＤランドに一端が接続されたＴＡＢテープ５６が配置されている。このＴＡＢテープ５６の表面には、電源安定用のコンデンサ４０−２と信号増幅と信号処理等のＩＣ３９−２が搭載されている。このＴＡＢテープ５６には、前記ＣＣＤランド、コンデンサ４０−２、及びＩＣ３９−２を接続するための回路網と、前記信号ケーブル１８に接続するケーブルランド４１−３が設けられている。
【００４３】
この第２の変形例は、前述した第１の変形例と同様に、ＣＣＤ２９−１の垂直位置出しが容易となり、かつ、ＣＣＤ２９−１の非受光部３０ｂ−１の表面の全外周に当接部４６−１を当接させることができるために、ＣＣＤ２９−１の装着配置と垂直位置出しが容易となる。
【００４４】
次に、ＣＣＤ２９の垂直位置出し取付の第３の変形例について、図６を用いて説明する。なお、図４と同じ部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００４５】
この第３の変形例のホルダ４４−１は、前述した第１と第２の変形例と同様な形状を有している。この第３の変形例のＣＣＤ２９−２は、受光部３０ａ−２と非受光部３０ｂ−２の全面に渡ってガラスリッド４３−２が事前に接着接合されている。つまり、ガラスリッド４３−２は、ＣＣＤ２９−２の外形状と同じ形状、具体的には、ＣＣＤ２９−２の全体外形と同じ四角形状に形成されている。このガラスリッド４３−２の被写体光の入射面側には、カバーガラス５８が接着接合されている。
【００４６】
このカバーガラス５８は、前記ＣＣＤ２９−２の受光部３０ａ−２の受光中心と芯出し接合されている。さらに、このカバーガラス５８の外形は、少なくとも、ＣＣＤ２９−２の受光部３０ａ−２の外形を含み、かつ、前記ホルダ４４−１の嵌合穴４５に嵌合装着される形状、具体的には円形状に形成されている。
【００４７】
つまり、前記ガラスリッド４３−２とカバーガラス５８は、ＣＣＤ２９−２の受光部３０ａ−２と非受光部３０ｂ−２の表面と平行に接合されている。
【００４８】
このガラスリッド４３−２とカバーガラス５８が事前に接着接合されたＣＣＤ２９−２は、ホルダ４４−１の嵌合穴４５にカバーガラス５８の外周を嵌合装着させながら、前記ガラスリッド４３−２の外周面をホルダ４４−１の当接部４６−１に当接して配置させる。
【００４９】
なお、このＣＣＤ２９−２の背面には、前述した第２の変形例と同様に、電源安定用のコンデンサ４０−２と信号増幅と信号処理等のＩＣ３９−２とが搭載され、ケーブルランド４１−３を有するＴＡＢテープ５６が接続されている。
【００５０】
この第３の変形例は、前述した第１と第２の変形例と同様に、ＣＣＤ２９−２の垂直位置出しが容易となり、かつ、ＣＣＤ２９−２の非受光部３０ｂ−１の表面の全外周をガラスリッド４３−２を介して当接部４６−１を当接させることができるために、ＣＣＤ２９−２の装着配置と垂直位置出しが容易となる。
【００５１】
このような固体撮像素子ユニット１７に対して、前記対物レンズユニット１６が嵌合装着される。この対物レンズユニット１６の嵌合装着時には、対物レンズユニット１６のレンズ２０ａ〜２０ｃの焦点位置が前記固体撮像素子ユニット１７のＣＣＤ２９の受光部３０ａとなるようにピント調整である位置調整を行う。
【００５２】
前記対物レンズユニット１６が位置調整されて嵌合装着された固体撮像素子ユニット１７は、筒状の補強枠５１で補強されると共に、熱収縮チューブ５２で水密被覆される。
【００５３】
前記補強枠５１は、前記固体撮像素子ユニット１７のＣＣＤ２９、回路基板３７、及び前記回路基板３７に接続した信号ケーブル１８の先端部を内包し、先端を前記ホルダ４４の外周に嵌合されるようになっている。この補強枠５１の内部には、前記ＣＣＤ２９、回路基板３７、及び信号ケーブル１８の先端部を水蒸気等の侵入を防止する水密性を確保するためにエポキシ系接着剤を充填固化させて封止する。
【００５４】
さらに、この補強枠５１の外周面、補強枠５１から突出しているホルダ４４の外周面、及び信号ケーブル１８にかけて熱収縮性チューブ５２で被覆することで、更なる水密性を向上させている。
【００５５】
次に、前記対物レンズユニット１６と撮像素子ユニット１７の芯出し調整組立方法について、説明する。
【００５６】
一般に、電子内視鏡１に用いられる固体撮像装置４の対物レンズユニット１６のレンズ２０ａ〜２０ｃは、単焦点光学系が使用されている。このために、所望の被写界深度を得るために、前記対物レンズユニット１６と固体撮像素子ユニット１７の相対位置調整を行う。
【００５７】
さらに、前述した画角、偏角、及び片ボケ等を低減させるために、対物レンズユニット１６と固体撮像素子ユニット１７の組立過程における光軸中心合わせも必要となる。
【００５８】
この対物レンズユニット１６と固体撮像素子ユニット１７のピント調整である相対位置調整と、光軸中心合わせとを伴う組立作業に用いる保持冶具について、図７乃至図９を用いて説明する。
【００５９】
最初に図７を用いて、前記固体撮像素子ユニット１７のホルダ保持冶具４９について説明する。このホルダ保持冶具４９は、前記固体撮像素子ユニット１７のホルダ４４を図中上下方向から挟持するための上保持冶具４９−１と下保持冶具４９−２からなり、その上・下保持冶具４９−１，４９−２のそれぞれの対向面には、頂部が同一線上で、同一傾斜角の傾斜面４９ａが形成されている。
【００６０】
一方、前記固体撮像素子ユニット１７のホルダ４４は、例えば、図１に示すホルダ４４の図中Ｅ部分の略矩形の外形四隅に傾斜部５０が形成している。
【００６１】
即ち、上・下保持冶具４９−１，４９−２の傾斜面４９ａにより、前記ホルダ４４の外形四隅の傾斜部５０を挟持することで、固体撮像素子ユニット１７の図中に示すＸとＹ方向の位置決めがなされる。
【００６２】
次に、図９を用いて、前記対物レンズユニット１６のレンズ枠保持冶具５７について説明する。このレンズ枠保持冶具５７は、図８に示すように、前記対物レンズユニット１６の断面形状が円形であるレンズ枠１９−２の図中Ｇ部分を図中上下方向から挟持するための上保持冶具５７−１と下保持冶具５７−２からなり、その上・下保持冶具５７−１，５７−２のそれぞれの対向面には、前記レンズ枠１９の外側の周部を挟持するための断面形状が円弧状の凹部５７ａが形成されている。
【００６３】
即ち、上・下保持冶具５７−１，５７−２の凹部５７ａにレンズ枠１９を嵌合挟持させることで、対物レンズユニット１６の位置決めがなされる。
【００６４】
このホルダ保持冶具４９のホルダ４４の挟持中心軸と、レンズ枠保持冶具５７のレンズ枠１９の挟持中心軸とが同一の高さ位置となるように、図示していない定盤上にホルダ保持冶具４９とレンズ枠保持冶具５７を設置する。
【００６５】
これにより、前記対物レンズユニット１６と固体撮像素子ユニット１７の相対位置調整と、光軸中心合わせを簡単かつ確実に実施できる。
【００６６】
次に、前記ホルダ保持冶具４９を用いて、ホルダ４４の断面形状が円形に形成された固体撮像素子ユニット１７の位置及び光軸中心合わせについて図１０を用いて説明する。
【００６７】
前記固体撮像素子ユニット１７の円形状に形成されたホルダ４４’−２（図中点線で示す円形）は、前記ホルダ保持冶具４９’で挟持される部分の円形状のホルダ４４’−２の上下と左右の円弧を図中実線で示すように平面状に削り、その上下左右の平面の交点部分の４箇所の円弧を残した円弧部４８を形成する。この４箇所の円弧部４８を前記ホルダ保持冶具４９’の傾斜部５０で挟持することで、固体撮像素子ユニット１７の光軸中心合わせが可能となる。
【００６８】
このようにホルダ４４’−２の断面形状が円形とすると、ホルダ４４’−２の円形外形を形成するための加工装置と、このホルダ４４’−２に嵌合装着するガラスリッド４３の嵌合装着穴を形成する加工装置とを同一加工装置を用いて加工成型できる。これにより、前記ホルダ４４’−２の中心軸と、ガラスリッド４３の嵌合装着穴の中心軸を一致させることが容易となり、中心軸のバラツキを抑制できる。
【００６９】
次に、前記対物レンズユニット１６を構成する複数のレンズ２０ａ〜２０ｃを内蔵するレンズ枠１９について説明する。図１１に示すように、従来、固体撮像装置に用いられる複数のレンズを収納配置させるレンズ枠２４は、円柱形状の部材を用い、その円柱形状の部材の軸方向に穴加工用刃物を用いて、レンズを収納するためのレンズ収納穴を切削している。そのレンズ収納穴の中間部分には、レンズ当接固定用の突起部２５を形成するために、前記円柱形状部材の両端からそれぞれ外径の異なる穴加工用刃物で切削していた。このために、その切削形成されたレンズ収納穴の中心軸にズレが生じることがある。
【００７０】
このような中心軸がズレているレンズ収納穴にレンズを収納配置すると、レンズの光軸がズレることから偏角と片ボケなどが発生している。
【００７１】
そこで、本発明の対物レンズユニット１６のレンズ枠１９は、図１に示すように、円柱形部材の一方端から一つの穴加工用刃物で切削して、軸方向に同一内径のレンズ収納穴を形成させている。これにより、レンズ収納穴は、一度の切削加工で形成でき、かつ、中心軸のズレは生じない。なお、この切削されたレンズ収納穴に複数のレンズ２０ａ〜２０ｃを所定間隔で収納配置させるために、例えば、リング状に形成された位置決め部材２３ａ，２３ｂを介装させる。
【００７２】
この結果、レンズ枠１９に収納配置されるレンズ２０ａ〜２０ｃの光軸合わせが容易にでき、偏角と片ボケの解消が可能となる。
【００７３】
ところで、一般に、電子内視鏡１の光学系である対物レンズユニット１６は、小型化と病変部を広範囲に観察できる視野範囲が広いことが求められている。この場合、電子内視鏡１の挿入部７の先端側に設けられる対物レンズユニット１６を構成する複数のレンズ２０ａ〜２０ｃの内、最も被写体側に配置されるレンズ２０ａは、小型で、視野角が大きい光学特性の優れたレンズが用いられる。
【００７４】
この被写体側に配置される光学特性の優れたレンズは、その他のレンズに比べ、レンズ枠１９への収納配置バラツキによる影響を受けやすく、対物レンズユニット１６の光学性能を大きく左右している。
【００７５】
このような、レンズ枠１９に収納配置する被写体側に配置されるレンズの位置バラツキを少なくする対物レンズユニットについて、図８を用いて説明する。
【００７６】
レンズ枠１９−２の被写体側には、図１に示すレンズ２０ａに相当する凹レンズの第１のレンズ２６−１と、凸レンズの第２のレンズ２７−１から構成されている。この第１のレンズ２６−１と第２のレンズ２７−１の間には、光軸を合わせるための透明部材で形成された位置決め部材３１が介装されている。
【００７７】
この位置決め部材３１の第１のレンズ２６−１側は、前記第１のレンズ２６−１の出射面側の球欠部と同一形状に形成された凸状部３１ａが設けられている。さらに、この位置決め部材３１の第２のレンズ２７−１側は、前記第２のレンズ２７−１の入射面側の凸面と当接する縁部を有する凹状部３１ｂが設けられている。
【００７８】
このような構成の位置決め部材３１の凸状部３１ａに前記第１のレンズ２６−１の出射面側の球欠部を装着し、位置決め部材３１の凹状部３１ｂの縁部に第２のレンズ２７−１の入射面側の凸面を当接させる。
【００７９】
この状態で、第１のレンズ２６−１と位置決め部材３１とは、球欠部により光軸中心が固定されている。この第１のレンズ２６−１と位置決め部材３１の光軸中心に対して、第２のレンズ２７−１の光軸中心の位置合わせは、位置決め部材３１の凹状部３１ｂの縁部と、第２のレンズ２７−１の入射面側の凸面の当接部３２の位置を調整することで、簡単かつ確実に設定できる。
【００８０】
なお、第１のレンズ２６−１と第２のレンズ２７−１との間隔は、位置決め部材３１の光軸方向の厚み寸法により設定される。
【００８１】
これにより、第１と第２のレンズ２６−１，２７−１は、外形形状に影響されることなく芯出し調整が可能となり、画角及び偏角バラツキを低減することができる。
【００８２】
次に、このレンズ枠１９のレンズ位置調整の他の実施例を図１２と図１３を用いて説明する。この他の実施例の対物レンズユニット３３は、挿入部７の先端側に配置される光学特性の優れたレンズの画角及び偏角に大きく影響を及ぼす第１レンズ群３４と、その他の光学要素を構成する第２レンズ群３５とによって構成されている。
【００８３】
この第１レンズ群３４は、レンズ枠１９ａ内に光学特性の優れた第１レンズ２６−２と第２レンズ２７−２が所定の間隔で、かつ光軸位置合わせされて収納配置されている。第２レンズ群３５は、レンズ枠１９ｂに前記第１レンズ群３４のレンズ枠１９ａが嵌合装着されると共に、フィルタ２１−２とレンズ２０−２が収納配置されている。
【００８４】
前記第１レンズ群３４のレンズ枠１９ａは、第２レンズ群３５のレンズ枠１９ｂに嵌合装着されて、所望の位置で接着固定されて、図１３に示すように対物レンズユニット３３が生成される。
【００８５】
このような構成により、第１レンズ群３４は、比較的簡素な構造で、第１レンズ２６−２と第２レンズ２７−２との組立公差を厳しく管理できるために、組立バラツキが低減できる。
【００８６】
また、この対物レンズユニット３３の構成により、画角に大きく寄与する第１レンズ群３４の第１レンズ２６−２と第２レンズ２７−２とを直接的に位置測定することができ、正確にレンズ面間を測定しながら組立が可能となる。
【００８７】
通常、対物レンズユニットは内蔵される各レンズ２０ａ〜２０ｃとレンズ枠１９の嵌合ガタ等の影響により多少偏角を有している。しかしながら、前述した構成の第１レンズ群３４と第２レンズ群３５との嵌合装着時に、第１レンズ群３４と第２レンズ群３５を回転させながら位置調整することで、第１レンズ群３４と第２レンズ群３５がそれぞれ有する偏角を相殺することが可能となり、対物レンズユニット３３全体としては偏角を抑えることも可能となる。
【００８８】
更に、厳しい光学特性を必要とする対物レンズユニットにおいても、必要最低限の光学部品のみ高精度化することで安価に製造が可能となる。
【００８９】
次に、対物レンズユニット１６のレンズ枠１９の被写体位側に位置させる光学特性が優れ、かつ、光学特性を厳しく管理されるレンズの収納配置の変形例について、図１４乃至図１６を用いて説明する。なお、この変形例は、前述した対物レンズユニット３３に用いられ第１レンズ群３４にも適用できる。
【００９０】
最初に図１４を用いて第１の変形例を説明する。この第１の変形例は、対物レンズユニット１６を構成するレンズ枠１９−３の被写体側に収納配置される第１のレンズ２６−３と第２のレンズ２７−３からなっている。この第１のレンズ２６−３は、被写体光の入射面は平面で、被写体光の出射面は凹面である平凹形状をしており、第２のレンズ２７−３は被写体光の入射面と出射面とが共に凸面である凸凸形状である。この第２のレンズ２７−３の外径は、前記第１のレンズ２６−３の外形よりも小さい形状をしている。
【００９１】
この第１のレンズ２６−３の出射面の凹面の曲率と、第２のレンズ２７−３の入射面の凸面の曲率とは異なっており、第１のレンズ２６−３の凹面の当接部２８に、第２のレンズ２７−３の入射面側の凸面の外周面が当接されるようになっている。さらに、この第２のレンズ２７−３の入射面の凸面の外周面には、被写体光以外の視野外光を遮光する遮光膜５９−１が蒸着されている。
【００９２】
この第１のレンズ２６−３と第２のレンズ２７−３とを前記レンズ枠１９−３に装着配置させることによって、第１のレンズ２６−３と第２のレンズ２７−３との間隔は、第２のレンズ２７−３の入射面側の凸面の外周面と第１のレンズ２６−３の出射面の凹面とが当接する当接部２８によって設定できる。さらに、第１のレンズ２６−３と第２のレンズ２７−３の光軸合わせも当接部２８の位置を変えることで容易に調整可能となる。
【００９３】
この結果、第１のレンズ２６−３と第２のレンズ２７−３との間隔調整設定用部材は不要となり、第１と第２のレンズ２６−３，２７−３の位置調整も正確に設定でき、バラツキの少ないレンズ配置が可能となる。
【００９４】
次に、図１５を用いて、第２の変形例を説明する。この第２の変形例は、対物レンズユニット１６を構成するレンズ枠１９−４の観察部位側に収納配置される第１のレンズ２６−４と第２のレンズ２７−４からなっている。この第１のレンズ２６−４は、被写体光の入射面は平面で、被写体光の出射面は凹面である平凹形状をしており、第２のレンズ２７−４は被写体光の入射面と出射面とが共に凸面である凸凸形状である。この第１と第２のレンズ２６−４，２７−４の外径は、略同一に形成されている。
【００９５】
この第１のレンズ２６−４の出射面側の凹面外縁は、第２のレンズ２７−４の入射面側の凸面の外周側の面と当接されるようになっている。この第２レンズ２７−４の入射面の凸面には、前記第１のレンズ２６−４の凹面の外周縁が当接する部分と、レンズ外周部から入射される視野外光を遮光する部分として遮光膜５９−２が蒸着されている。
【００９６】
この第１のレンズ２６−４と第２のレンズ２７−４とを前記レンズ枠１９−４に装着配置させることによって、第１のレンズ２６−４と第２のレンズ２７−４との間隔は、第２のレンズ２７−４の入射面側の凸面と第１のレンズ２６−４の出射面側の凹面外縁とが当接することにより設定できる。さらに、第１のレンズ２６−４と第２のレンズ２７−４の光軸合わせも第１と第２のレンズ２６−４，２７−４の当接位置を変えることで容易に調整可能となる。
【００９７】
この結果、第１のレンズ２６−４と第２のレンズ２７−４との間隔調整設定用部材は不要となり、位置調整も正確に設定でき、バラツキの少ないレンズ配置が可能となる。
【００９８】
次に、図１６を用いて、第３の変形例を説明する。この第３の変形例は、対物レンズユニット１６を構成するレンズ枠１９−５の観察部位側に収納配置される第１のレンズ２６−５と第２のレンズとして接合レンズ１１が用いられている。この第１のレンズ２６−５は、被写体光の入射面は平面で、被写体光の出射面は凹面である平凹形状をしている。第２のレンズである接合レンズ１１は、被写体光の入射面が平面で、出射面が凹面の平凹形状の凹レンズと、入射面と出射面とが共に凸面である凸凸形状の凸レンズとが接着接合されている。この接合レンズ１１の外径は、第１レンズ２６−５の外径よりも小さい形状に形成されている。
【００９９】
この第１のレンズ２６−５の出射面側の凹面は、接合レンズ１１の入射面側の平面の外縁が当接するようになっている。この接合レンズ１１の入射面の平面の外縁面には、レンズ外周部から入射される視野外光を遮光すると遮光膜５９−３が蒸着されている。
【０１００】
この第１のレンズ２６−５と接合レンズ１１とを前記レンズ枠１９−５に装着配置させることによって、第１のレンズ２６−５と接合レンズ１１との間隔は、第１のレンズ２６−５の凹面と接合レンズ１１の入射面側の平面外縁とが当接することにより設定できる。さらに、第１のレンズ２６−５と接合レンズ１１の光軸合わせも当接位置を変えることで容易に調整可能となる。
【０１０１】
この結果、第１のレンズ２６−５と接合レンズ１１との間隔調整設定用部材は不要となり、位置調整も正確に設定でき、バラツキの少ないレンズ配置が可能となる。
【０１０２】
次に、前記固体撮像素子ユニット１７の補強枠５１の変形例について、図１７を用いて説明する。前記ホルダ４４内に配置されたＣＣＤ２９、回路基板３７、及び信号ケーブル１８の回路基板３７との接続端部を補強する補強枠５１−２は、ホルダ４４と嵌合する部分に切り欠き部５３を設けている。この切り欠け部５３は、前記ホルダ４４の対向する２面が露出するように設けられる。
【０１０３】
このような、切り欠け部５３を有する補強枠５１−２を前記ホルダ４４に嵌合した後、前記対物レンズユニット１６との位置合わせ組立時に用いるホルダ保持冶具は、補強枠５１−２の切り欠け部５３から露出されているホルダ４４を直接保持することができる。
【０１０４】
これにより、ホルダ４４を保持する治具は、形状のバラツキが大きい補強枠５１−２を直接保持する必要がなくなるため、精度の高い位置出し組立が可能となる。また、位置出し組立作業工程ではＣＣＤ２９近傍を封止した状態となるため、より安定した組立が可能となる。
【０１０５】
なお、上述した各実施形態において、本発明に係る撮像装置を医療用の電子内視鏡の挿入部先端部に設けた例を用いて説明したが、湾曲部、可撓管部などの挿入部を有することなく、観察部位に自走挿入可能なカプセル内視鏡の撮像装置にも適用可能であり、さらに、工業用内視鏡の撮像装置にも適用可能である。
【０１０６】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【０１０７】
（付記１）  固体撮像素子と、前記固体撮像素子に被写体像を結像させるための対物レンズユニットと、前記固体撮像素子及び前記対物レンズユニットを保持するホルダとを備え、
前記固体撮像素子の受光部領域と略平行の関係にある受光部領域以外の領域を前記ホルダに当接させ、前記受光部領域と前記対物レンズユニットの光軸中心とを略垂直に配置させたことを特徴とする撮像装置。
【０１０８】
（付記２）  前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光領域の外周に設けられる非受光部領域であることを特徴とする付記１記載の撮像装置。
【０１０９】
（付記３）  前記固体撮像素子の受光部領域と略平行関係にある受光部領域以外の領域は、前記固体撮像素子の受光部領域の外周に設けられる非受光部領域を、前記受光部領域と非受光部領域の前面に配置させたガラスリッドであることを特徴とする付記１記載の撮像装置。
【０１１０】
（付記４）  レンズ枠内に複数のレンズを配置した対物レンズユニットと、
この対物レンズユニットが嵌合保持されると共に、前記対物レンズユニットからの被写体光を光電変換する固体撮像素子と、この固体撮像素子の駆動制御と撮像信号処理との機能を有する回路基板と、この回路基板に接続され各種信号の送受信を行う信号ケーブルとを有する固体撮像素子ユニットと、
前記固体撮像素子ユニットのホルダ内の固体撮像素子の配置位置に設けられ、嵌合保持される前記対物レンズユニットの光軸に対して固体撮像素子を垂直に当接配置させる当接部と、
を具備することを特徴とした撮像装置。
【０１１１】
（付記５）  前記当接部には、前記固体撮像素子の被写体光を光電変換する受光部の周辺部に、前記受光部と略平行に設けられた非受光部を当接させたことを特徴とした付記４記載の撮像装置。
【０１１２】
（付記６）  前記当接部には、前記固体撮像素子の受光部と非受光部の前面に配置されたガラスリッドを介して、前記非受光部部分を当接させたことを特徴とした付記５記載の撮像装置。
【０１１３】
（付記７）  前記当接部は、前記固体撮像素子の非受光部の四隅を当接させることを特徴とした付記付記４乃至付記６のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１４】
（付記８）  前記当接部は、前記固体撮像素子の非受光部の外周前面を当接させることを特徴とした付記付記４乃至付記６のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１５】
（付記９）  前記当接部には、前記固体撮像素子と前記回路基板とを接続するＴＡＢテープとの干渉を回避する切り欠き溝が設けられていることを特徴とした付記４乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１６】
（付記１０）  前記固体撮像素子の背面には、リード端子を有するベース基板を配置したことを特徴とする付記４乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１７】
（付記１１）  前記固体撮像素子には、この固体撮像素子の駆動制御と撮像信号処理との機能を搭載したＴＡＢテープが接続配置されたことを特徴とした付記４乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１８】
（付記１２）  前記対物レンズユニットのレンズ枠を保持するレンズ枠保持冶具と、前記固体撮像素子ユニットのホルダとを保持するホルダ保持冶具とにより、前記対物レンズユニットと固体撮像素子ユニットの光軸中心を調整することを特徴とした付記１乃至１１のいずれかに記載の撮像装置。
【０１１９】
（付記１３）  前記対物レンズユニットは、レンズ枠の被写体光の入射端側に配置される視野角が広くレンズパワーの強いレンズとして、平面凹レンズと凸レンズを組み合わせて配置させたことを特徴とする付記１乃至１２のいずれかに記載の撮像装置。
【０１２０】
（付記１４）  前記レンズ枠の被写体光の入射端側に配置される視野角が広くレンズパワーの強いレンズである平面凹レンズと凸レンズの間に、前記平面凹レンズの球欠部に嵌合する光軸位置決め部材を配置させたことを特徴とした付記１３に記載の撮像装置。
【０１２１】
（付記１５）  前記レンズ枠の被写体光の入射端側に配置される視野角が広くレンズパワーの強いレンズである平面凹レンズと凸レンズのみを収納配置する第１のレンズ群と、この第１のレンズ群以外のレンズを配置した第２のレンズ群とからなり、第１のレンズ群と第２のレンズ群とを位置調整することを特徴とした付記１３に記載の撮像装置。
【０１２２】
（付記１６）  前記レンズ枠の被写体光の入射端側に配置される視野角が広くレンズパワーの強いレンズである平面凹レンズと凸レンズとの間の光学中心調整は、前記平面凹レンズの球欠部と、凸レンズの入射面、または入射面縁部との当接位置により設定することを特徴とした付記１３に記載の撮像装置。
【０１２３】
（付記１７）  前記固体撮像素子ユニットの補強枠は、固体撮像素子ユニットのホルダとの嵌合部分にホルダ保持冶具が保持する切り欠き部を有することを特徴とした付記１乃至１６のいずれかに記載の撮像装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明に係る撮像装置の一実施形態の構成を示す断面図。
【図２】本発明に係る撮像装置を用いた電子内視鏡システムの全体構成を説明する説明図。
【図３】本発明に係る撮像装置の図１のＡ−Ａ断面から見た断面図。
【図４】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子のホルダへの取付配置の第１の変形例を示す断面図。
【図５】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子のホルダへの取付配置の第２の変形例を示す断面図。
【図６】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子のホルダへの取付配置の第３の変形例を示す断面図。
【図７】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子ユニットの位置合わせ保持冶具を説明する説明図。
【図８】本発明に係る撮像装置に用い対物レンズユニットの組立冶具と対物レンズの位置合わせ組立状態を示す断面図。
【図９】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットの位置合わせ保持冶具を説明する説明図。
【図１０】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子ユニットの位置合わせ保持冶具の他の例を説明する説明図。
【図１１】従来の対物レンズユニットのレンズ枠の加工製作を説明する説明図。
【図１２】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットのレンズ枠の他の実施形態を示す断面図。
【図１３】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットのレンズ枠の他の実施形態を示す組立断面図。
【図１４】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットのレンズ枠とレンズ位置調整の第１の変形例を示す断面図。
【図１５】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットのレンズ枠とレンズ位置調整の第２の変形例を示す断面図。
【図１６】本発明に係る撮像装置に用いる対物レンズユニットのレンズ枠とレンズ位置調整の第３の変形例を示す断面図。
【図１７】本発明に係る撮像装置に用いる固体撮像素子ユニットのホルダと補強枠の変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１２５】
１    電子内視鏡
３    先端構成部
４    撮像装置
１６  対物レンズユニット
１７  固体撮像素子ユニット
１８  信号ケーブル
２０  対物レンズ
２２  遮光マスク
２９  固体撮像素子（ＣＣＤ）
３０ａ受光部
３０ｂ非受光部
３６  ケーブルランド
３７  回路基板
３９  集積回路素子（ＩＣ）
４０  コンデンサ
４１  ランド
４３  ガラスリッド
４４  ホルダ
４５  嵌合穴
４６  当接部
５１  補強枠
５６  ＴＡＢテープ
代理人    弁理士  伊藤  進
【図１】
2005095432.tif 000003
【図２】
2005095432.tif 000004
【図３】
2005095432.tif 000005
【図４】
2005095432.tif 000006
【図５】
2005095432.tif 000007
【図６】
2005095432.tif 000008
【図７】
2005095432.tif 000009
【図８】
2005095432.tif 000010
【図９】
2005095432.tif 000011
【図１０】
2005095432.tif 000012
【図１１】
2005095432.tif 000013
【図１２】
2005095432.tif 000014
【図１３】
2005095432.tif 000015
【図１４】
2005095432.tif 000016
【図１５】
2005095432.tif 000017
【図１６】
2005095432.tif 000018
【図１７】
2005095432.tif 000019